第7章 容积调速回路(液压传动)

第七章液压传动本章重点掌握液压传动的原理及系统的组成与功用；掌握柱塞泵、齿轮泵、叶片泵的组成、工作原理、应用特点及泵的图形符号；掌握活塞式液压缸的结构、工作原理及有关计算和应用特点以及密封、缓冲和排气；掌握单向阀、换向阀、溢流阀的工作原理，会识别其图形符号；会识别减压阀、顺序阀、节流阀、调速阀的图形符号；掌握液压基本回路的工作原理。

本章内容提要(一) 1、液压传动特点与机械传动，电气传动等传动相比，液压传动具有结构紧凑、传动力大、定位精确、运动平稳、易于实现自动控制，机件润滑良好，寿命长等优点，因此，液压传动广泛应用于机械工业、冶金工业、石油工业、工程建筑，船舶、航空、军事、宇航等工业部门。

其不足之处在于传动效率较低，不宜作远距离传递，不宜于高温或低温条件下工作，以及液压元件精度要求高，成本高等缺点。

（二）液压传动的工作原理及液压系统的组成1、液压系统的组成任何一个简单而完整的液压系统，均由以下四个部分组成：(1）动力元件（油泵）：其作用是向液压系统提供压力油，是系统的动力源。

（2）执行元件（油缸或马达）：其作用是在压力油的作用下，完成对外作功。

（3）控制元件：如溢流阀、节流阀、换向阀等，分别控制系统的压力、流量和流向，以满足执行元件对力，速度和运动方向的要求。

（4）辅助元件：如油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器等。

2、液压传动的基本原理：液压传动是以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力的一种传动方式3、液压传动的应用特点1) 易于获得很大的力和力矩2) 调速范围大，易实现无级调速3) 质量轻，体积小，动作灵敏4) 传动平稳，易于频繁换向5) 易于实现过载保护6) 便于采用电液联合控制以实现自动化7) 液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长8) 液压元件易于实现系列化、标准化、通用化9) 传动效率较低10) 液压系统产生故障时，不易找到原因，维修困难11) 为减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高5、静压传递原理（帕斯卡原理）：静止油液中任意一点所受到的各个方向的压力都相等，这个压力称为静压力，油液静压力的作用方向总是垂直指向承压表面。

第7章液压基本回路不论机械设备的液压传动系统如何复杂，都是由一些液压基本回路组成的。

所谓基本回路，就是由有关的液压元件组成，用来完成特定功能的典型油路。

按其在液压系统中的功用，基本回路可分为：压力控制回路——控制整个系统或局部油路的工作压力；速度控制回路——控制和调节执行元件的速度；方向控制回路——控制执行元件运动方向的变换和锁停；多执行元件控制回路——控制多个执行元件相互间的动作。

本章讨论的是最常见的液压基本回路，熟悉和掌握它们的组成、工作原理及其应用，是分析、设计和使用液压系统的基础。

7.1 压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中液体的压力，以满足执行元件对力或转矩的要求。

这类回路包括调压、减压、卸荷、保压、平衡、增压等回路。

7.1.1调压回路调压回路的功能在于调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程的不同阶段实现多级压力变换。

一般是由溢流阀来实现这一功能的。

1.单级调压回路图7.1所示为单级调压回路，这是液压系统中最为常见的回路。

调速阀调节进入液压缸的流量，定量泵提供的多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀起溢流恒压作用，保持系统压力稳定，且不受负载变化的影响。

调节溢流阀可调整系统的工作压力。

当取消系统中的调速阀时，系统压力随液压缸所受负载而变，溢流阀起安全阀作用，限定系统的最高工作压力。

系统过载时，安全阀开启，定量泵泵出的压力油经安全阀流回油箱。

2.多级调压回路图7.2所示为二级调压回路。

先导式溢流阀1的外控口串接二位二通换向阀2和远程调压阀3，构成二级调压回路。

当两个压力阀的调定压力为p3＜p1时，系统可通过图7.1单级调压回路换向阀的左位和右位分别获得p3和p1两种压力。

如果在溢流阀的外控口，通过多位换向阀的不同通油口，并联多个调压阀，即可构成多级调压回路。

图7.3为三级调压回路。

主溢流阀1的遥控口通过三位四通换向阀4分别接具有不同调定压力的远程调压阀2和3，当换向阀左位时，压力由阀2调定；换向阀右位时，压力由阀3调定；换向阀中位时，由主溢流阀1来调定系统最高的压力。

第7章液压基本回路•液压基本回路是为了实现特定的功能把有关的液压元件组合起来的典型油路结构；•液压基本回路是组成液压系统的基础。

液压基本回路包括：*压力控制回路*速度控制回路*方向控制回路*多执行元件回路7.1 压力控制回路功能：控制液压系统整体或局部的压力，主要包括：▪调压回路▪减压回路▪增压回路▪卸荷回路▪平衡回路▪保压回路1、调压回路•功能：调定和限制液压系统的压力恒定或不超过某个数值。

•一般用溢流阀来实现这一功能。

•调压回路的分类：•单级调压回路•多级调压回路•无级调压回路先导式溢流阀电液比例溢流阀2、减压回路•功能：使液压系统中某一部分油路的压力低于主油路的压力设定值。

•一般用减压阀来实现这一功能。

•减压回路的分类：•单级减压回路•多级减压回路•无级减压回路3、增压回路•功能：提高系统中局部油路中的压力，使局部压力远高于系统油源的压力。

•单作用增压回路：只能间歇增压。

4、卸荷回路•功能：在执行元件短时间不工作时，不需要频繁启、停原动机，而是使泵源在很小的输出功率下运转。

•卸荷的实质：使液压泵的输出流量或者压力接近于零，分别称为流量卸荷与压力卸荷。

•卸荷方式：•用换向阀中位机能的卸荷回路（压力卸荷）•用先导型溢流阀的卸荷回路（压力卸荷）•限压式变量泵的卸荷回路（流量卸荷）•采用蓄能器的保压卸荷回路换向阀M、H、K型中位机能均可实现压力卸荷限压式变量泵可实现保压卸荷用先导型溢流阀实现的压力卸荷卸荷时采用蓄能器补充泄漏保持液压缸大腔的压力限压式变量泵工作原理及特性曲线5、平衡回路•功能：使承受重力作用的执行元件的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或因自重而超速失控。

采用单向顺序阀不可长时间定位采用液控单向阀定位可靠单向节流阀用于平稳下行6、保压回路•功能：使系统在执行元件不动或仅有微小位移的工况下保持稳定的压力。

•保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。

电接触式压力表4监视预设压力的上下限值，控制换向阀2动作，液控单向阀3实现保压蓄能器保压卸荷回路7.2 速度控制回路控制与调节液压执行元件的速度。

《液压与气压传动》教材(第3版)习题参考答案第1章习题P4 小节习题：（1）机械能、液压能。

（2）动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件和工作介质。

（3）动力元件。

（4）机械能、机械能。

（5）压力、流量和流动方向。

（6）1．液压传动的优点１）能方便地实现无级调速，且调速范围大。

２）容易实现较大的力和转矩的传递。

液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯性小。

３）液压传动装置工作平稳，反应速度快，换向冲击小，便于实现频繁换向。

４）易于实现过载保护，而且工作油液能实现自行润滑，从而提高元件的使用寿命。

５）操作简单，易于实现自动化。

６）液压元件易于实现标准化、系列化和通用化。

2．液压传动的缺点1）液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比。

2）在工作过程中能量损失较大，传动效率较低。

3）对油温变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。

4）液压传动出现故障时，不易诊断。

P7 小节习题：（1）由于液体内磨擦力的作用，而产生阻止液层间的相对滑动。

（2）动力黏度、运动黏度、相对黏度。

（3）运动黏度，υ，m2/s，mm2/s。

（4）黏度较低。

（5） 40℃运动黏度，mm2/s。

（6）石油型、乳化型和合成型。

（7）水分、空气、微小固体颗粒、胶质状生成物。

（8）a.堵塞过滤器，使液压泵吸油困难，产生噪声，堵塞阀类元件小孔或缝隙，使阀动作失灵。

微小固体颗粒还会加剧零件磨损，擦伤密封件，使泄漏增加。

b.水分和空气混入会降低液压油的润滑能力，加速氧化变质，产生气蚀；还会使液压液压系统出现振动、爬行等现象。

（9）a.严格清洗元件和系统。

b.尽量减少外来污染物。

c.控制液压油的温度。

d.定期检查、清洗和更换滤芯。

e.定期检查和更换液压油。

本章习题 1.填空题（1）法向力， N/㎡ 即 pa 。

（2）压力 和 流量 。

（3）绝对压力 和 相对压力，相对压力 。

（4）输入流量。

（5）沿程压力损失 和局部压力损失 。

液压传动考试复习题总汇（含答案）第一章绪论一、填空1.液压系统由、、、四个主要组成部分。

2.液压传动是以为传动介质，依靠液体的来传递动力。

3.液压系统工作时外界负荷，所需油液的压力也越大，反之亦然，负载为零，系统压力。

4.活塞或工作台的运动速度取决于单位时间通过节流阀进入液压缸中油液的，流量越大，系统的速度，反之亦然。

流量为零，系统速度。

5.液压元件的职能符号只表示元件的、及，不表示元件的、及连接口的实际位置和元件的。

二、判断1.液压传动不易获得很大的力和转矩。

（）2.液压传动装置工作平稳。

能方便地实现无级调速，但不能快速起动、制动和频繁换向。

( )3.液压传动适宜在传动比要求严格的场合采用。

( )4.液压系统故障诊断方便、容易。

（）5.液压传动适宜于远距离传动。

（）第二章液压油和液压流体力学基础一、填空1.油液在外力作用下，液层间作相对运动而产生内摩擦力的性质，叫做油液的，其大小用表示。

常用的粘度有三种：即、和。

2.液体的粘度具有随温度的升高而，随压力增大而的特性。

3.各种矿物油的牌号就是该种油液在40℃时的的平均值，4.当液压系统的工作压力高。

环境温度高或运动速度较慢时，为了减少泄漏。

宜选用粘度较的液压油；当工作压力低，环境温度低或运动速度较大时，为了减少功率损失，宜选用粘度较的液压油。

5.液压系统的工作压力取决于。

6.在研究流动液体时，将既又的假想液体称为理想液体。

7.当液压缸的有效面积一定时，活塞的运动速度由决定。

8.液体的流动状态用来判断，其大小与管内液体的、和管道的有关。

9.在液压元件中，为了减少流经间隙的泄漏，应将其配合件尽量处于状态。

二、判断1.液压传动中，作用在活塞上的推力越大，活塞运动的速度越快。

（）2.油液在无分支管路中稳定流动时，管路截面积大的地方流量大，截面积小的地方流量小。

（）3.习题图2-1所示的充满油液的固定密封装置中，甲、乙两个用大小相等的力分别从两端去推原来静止的光滑活塞，那么两活塞将向右运动。

第1章单元测验1、液压传动是靠来传递能量的。

A、机械能B、动能C、电能D、静压能参考答案：D2、液压传动的介质是。

A、固体B、液体C、流体D、气体参考答案：B3、液压传动的优点有哪些？A、传动装置体积小、重量轻、惯性小、响应速度快，易实现快速启动、频繁换向；B、易实现无级调速，调速范围大；C、运动平稳、冲击小；D、易实现过载保护；参考答案：ABCD4、液压传动的传动比无法严格保证的原因是什么？A、传动介质存在可压缩性；B、液压传动系统中速度的传递是靠流量来实现的；C、液压系统存在泄漏；D、液体会打滑参考答案：ABC5、液压传动的缺点主要有哪些？A、液压油存在泄漏的可能性；B、对污染敏感；C、液压油具有压缩性，因而液压系统不能用于定比传动；D、由于液压传动需要两次能量转换，因此液压装置在传动过程中能量损失大、效率低，不适合远距离输送；参考答案：ABCD6、一个完整的液压传动系统由哪几部分由组成？A、动力元件；B、执行元件；C、控制元件；D、辅助元件；E、传动介质（液压油）；参考答案：BCDE第2章液压流体力学基础第2章单元测验1、液压流体力学的研究对象是。

A、静止的液体B、静止的气体C、流动的液体D、流动的气体参考答案：C2、液体是一种连续介质，这样就可以把液体的运动参数看作是的连续函数，并有可能利用解析数学来描述它的运动规律。

A、仅仅是时间B、仅仅是空间C、时间和空间D、与时间和空间无关参考答案：C3、在情况下，液体的可压缩性对液压系统性能的影响不能忽略。

A、在高压情况下B、在低压情况下C、在研究系统动态性能时D、在研究系统静态性能时参考答案：C4、对液体的可压缩性影响很大。

A、混入液体的杂质B、混入液体的气体C、液体的密度D、液体的黏性参考答案：B5、液压静压力总是沿着液体作用面的方向。

A、切线B、外法线C、内法线D、不确定参考答案：C6、相对压力，绝对压力和大气压力这三者之间的关系是。

A、相对压力＝绝对压力+大气压力B、绝对压力＝相对压力－大气压力C、相对压力＝绝对压力－大气压力D、大气压力＝绝对压力+相对压力参考答案：C7、静止液体对平面的作用力等于静压力与平面面积的乘积，其作用点在，方向垂直于平面。

液压传动系统中速度控制回路包括调节液压执行元件的速度的调速回路、使之获得快速运动的快速回路、快速运动和工作进给速度以及工作进给速度之间的速度换接回路。

一、调速回路调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求，在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下，液压缸的运动速度为液压马达的转速：由以上两式可知，改变输入液压执行元件的流量q或改变液压缸的有效面积A<或液压马达的排量VM）均可以达到改变速度的目的。

但改变液压缸工作面积的方法在实际中是不现实的，因此，只能用改变进入液压执行元件的流量或用改变变量液压马达排量的方法来调速。

为了改变进入液压执行元件的流量，可采用变量液压泵来供油，也可采用定量泵和流量控制阀，以改变通过流量阀流量的方法。

用定量泵和流量问阀来调速时，称为节流拥速；用改变变量泵或变量液压马达的排量调速时，称为容积调速；用变量泵和流量阀来达到调速目的时，则称为容积节流调速。

<－）节流调速回路节流调速回路的工作原理是通过改变回路中流量控制元件<节流阀和调速阀）通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量，以调节其运动速度。

根根流量阀在回路中的位置不同，分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。

前两种回路称为定压式节流调速回路，后一种因为回路的供油压力随负载的变化而变化又称为变压式节流调速回路。

1、进油节流调速回路<1）速度负载特性缸稳定工作时有式中，P1为进油腔压力；P2为出油腔压力，P2=0；F为液压缸的负载；A1为液压缸无杆腔面积；A2为液压缸有杆腔面积，AT为节流阀通流面积。

故节流阀两端的压差为节流阀进入液压缸的流量为液压缸的运动速度为这种回路的调速范围较大，当AT调定后，速度随负载的增大而减小，故负载特性软。

适用于低速轻载场合。

<2）最大承载能力<3）功率和效率在节流阀进油节流调速回路中，液压泵的输出功率为＝常量，而液压缸的输出功率为，所以该回路的功率损失为式中，qy为通过溢流阀的溢流量，qy=qp-q1由上式可以看出，功率损失由两部分组成，即溢流损失功率和节流损失功率。

第一节 容积调速回路一、变量泵—定量马达回路1、液压泵调节参数px1x 1-10p max≤≤≤≤=双向泵：单向泵：p p p p x V V xmaxp p p V x V =2、液压泵输出理论流量tpq pp p p p tp x n V n V max q ==3、液压泵泄漏流量pq ∆pp ∆=∆λp q 4、液压泵实际输出流量pq ptp q ∆-=q q p pp p p p p p x n V ∆-=λmax q 令：1max p p p p p x n V p ∆=∆λ)(q 1max p p p p p x x n V ∆-=5、液压马达是转速、泄漏流量m n mq ∆mm m m mm m p q V q q ∆=∆∆-=λn 忽略液压泵到液压马达之间的容积损失：mp q =q mmm p p p p m m m m V p x x n V V q q ∆-∆-=∆-=λ)(n 1max 令：2max p p p m m x n V p ∆=∆λpmp n n V V K max 1=有：)]([211p p p n mx x x K n ∆+∆-=6、液压马达的转矩mT Tp K p V T m m mm m m m =∆=∆=1η令：mmm m V K η=17、恒转矩负载工况功率，m P constp m =∆)]([211p p p n mm m m mmm m m m m m x x x K p V n p V n T P ∆+∆-∆=∆==ηη令：constK p V K n mm m m N =∆=11η有：)]([211p p p N m x x x K P ∆+∆-=8、恒功率负载工况功率mP 马达输出功率：constP n T P m m m m===0)()]([21'2110p p p mp p p n m m x x x Kx x x K P T ∆+∆-=∆+∆-=令：const K P Kn m m==10'二、定量泵——变量马达回路1、液压泵输出流量pq constn V pv p p p ==ηq 不考虑液压泵到液压马达是容积损失：2、液压马达调节参数mx 1x 1-10m max≤≤≤≤=双向泵：单向马达：m m mmx V V x 3、液压马达转速mn mmvpv n m m mv pv p p m mv m m x K x V n V V q ηηηηη2max n ===令：constV n V m p p n ==max2K 4、液压马达输出转矩mT mm mmm m m mm m m m x K p x V p V T 2max =∆=∆=ηη令：constp V K mm m m m =∆=ηmax 25、液压马达输出功率mP mvpv N mmvpv n mm m m m K x K x K n T P ηηηη222===令：constK K K n m N ==222三、变泵——变马达1、马达输出转速mn mp mvpv n mv pv m m pp p m mv p m mv m m x x K x V n x V V q V q ηηηηη3max max n ====令：constV n V m p p n ==maxmax 3K 2、马达输出转矩mT mm mmm m m mm m m m x K p x V p V T 3max =∆=∆=ηη令：constp V K mm m m m =∆=ηmax 33、马达输出功率mP pmv pv N mm mp mvpv n m m m x K x K x x K T n P ηηηη333===令：constK K K n m N ==333pN m m m m mp n m x K P x K T x x K 333n ===)(m m n f T =)(p m x x ϕ=第三节 主要参数的选择1、转矩放大系数MK pmM T T K =pmmm pp m m MV p V p K η∆∆=2、容积调速回路的传动比ipm n n i =mvlv pv mp V V i ηηη=3、容积调速回路的效率cηpmlv q q =ηlvlm pp mm c q p q p ηηη==pm lmp p =η4、容积调速回路的调速范围Dminmaxm m n n D =（1）变量泵—定量马达回路minmaxmin max p p m m p V V n n D ==40≤p D （2）定量泵—变量马达回路minmaxmin max m m m m m V V n n D ==43～=m D （3）变量泵—变量马达回路m p m m p p m m D D V V V V n n D =⋅==minmaxmin max min max 100≤D。

第七章基本回路一、填空题1、锁紧回路的功用是在执行元件不工作时，切断其_________、_________油路，准确地使它保持在既定的位置上。

2、节流调速回路它用定量泵供油，用节流阀(或调速阀)改变进入执行元件的流量使之变速。

根据流量阀在回路中的位置不同，分为_________、_________、_________三种回路。

3、速度控制回路包括_________、_________、_________三种回路。

4、所谓基本回路，就是由有关的_________组成，用来完成特定功能的典型油路。

5、卸荷回路的功用是，在液压泵的驱动电机不频繁起闭，且使液压泵在接近零压的情况下运转，以减少_________和_________，延长泵和电机的使用寿命。

二、单项选择题1、在调速阀串联的速度换接回路中，后接入系统的调速阀的调定流量，应（）先接入系统的调速阀的调定流量。

A．大于B．等于C．小于D.不确定2.在采用节流阀的进油口节流调速回路中，当负载一定，节流阀开口减小，液压泵工作压力（）。

A.最大B.减小C.不变D.不确定3.液压系统中的工作机构在短时间停止运动可采用（），以达到节省动力损耗，减少液压系统发热，延长泵的使用寿命的目的。

A、调压回路B、减压回路C、卸荷回路C、卸压回路4.在采用节流阀的回油路节流调速回路中，当不考虑系统的泄漏损失和溢流阀的调压偏差，但负载增大时，试分析：l）活塞的运动速度（） 2）液压泵输出功率（） 3）液压泵输入功率（）a.最大b.减小c.基本不变d.可能最大也可能减小A.bccB.cbbC.accD.cbd5.为了使工作机构在任意位置可靠地停留，且在停留时其工作机构在受力的情况下不发生位移，应采用（）。

A、背压回路B、平衡回路C、锁紧回路C、减压回路6.当液压设备上有两个或两个以上的液压缸，在运动时要求保持相同的位移或速度，或以一定的速比运动时，应采用( )。

A、凋速回路B、同步回路C、调压回路D、方向控制回路7. 当用一个液压泵驱动的几个工作机构需要按一定的顺序依次动作时，应采用( )。